南極地震臺(tái)新一代觀測(cè)房

科考隊(duì)員挖掘觀測(cè)儀器安放坑。小圖為南極地震臺(tái)站觀測(cè)儀器安放坑。

最近，一條來自地球最南端的消息吸引了不少人的關(guān)注——由中國(guó)地震局地球物理研究所承擔(dān)的南極長(zhǎng)城站地震臺(tái)改建任務(wù)已圓滿完成，新一代長(zhǎng)城站地震臺(tái)正式運(yùn)行。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，此次南極長(zhǎng)城站地震臺(tái)的成功改建，標(biāo)志著中國(guó)在南極地震觀測(cè)基礎(chǔ)設(shè)施和數(shù)據(jù)質(zhì)量得到顯著改善。

對(duì)公眾來說，這個(gè)消息讓更多人知道“哦，原來南極也有地震臺(tái)站”，也讓人們好奇這個(gè)建在冰天雪地里的地震臺(tái)有什么“特殊功能”，改建后的它又有什么“新式武器”?

34年來，哪些變了？ 遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和傳輸數(shù)據(jù)

從1985年長(zhǎng)城站地震臺(tái)建成投入使用，到現(xiàn)在已經(jīng)是34年的時(shí)間了。在這漫長(zhǎng)的歲月里，長(zhǎng)城站地震臺(tái)一直承擔(dān)著我國(guó)在南極的地震觀測(cè)任務(wù)，是我國(guó)南極科學(xué)考察工作的重要組成部分，對(duì)服務(wù)國(guó)家安全、推動(dòng)極地地震觀測(cè)科學(xué)發(fā)展、提升我國(guó)極地觀測(cè)和科學(xué)研究的國(guó)際地位具有重要意義。

實(shí)際上，改建的建議早在幾年前就開始有專家提出了。中國(guó)地震局地球物理研究所相關(guān)負(fù)責(zé)人向科技日?qǐng)?bào)記者介紹，近年來，因地震臺(tái)初建時(shí)期所使用的材料和儀器裝備等技術(shù)原因，又長(zhǎng)期受到南極地區(qū)極端災(zāi)害性天氣影響，長(zhǎng)城站地震臺(tái)觀測(cè)房受損嚴(yán)重。特別是2018年3月，長(zhǎng)城站遭遇罕見大風(fēng)，地震臺(tái)觀測(cè)房損毀嚴(yán)重，加上建筑材料腐化，經(jīng)自然資源部極地考察部門和研究所多方綜合研究后認(rèn)為，地震觀測(cè)房已不具備修復(fù)的必要，考慮到后續(xù)還有大風(fēng)，為避免造成設(shè)備、線路受損和環(huán)境破壞，長(zhǎng)城站組織越冬隊(duì)員拆除了觀測(cè)房，地震觀測(cè)工作被迫中斷。恢復(fù)并改善南極地震觀測(cè)基礎(chǔ)設(shè)施和工作條件成為非常急迫的需求，長(zhǎng)城站地震臺(tái)改建得到自然資源部極地考察部門的批準(zhǔn)，列入中國(guó)第35次南極科考任務(wù)。

新一輪的改建工作是從去年年底開始的。

2018年12月，中國(guó)地震局地球物理研究所常利軍研究員隨中國(guó)南極科學(xué)考察隊(duì)赴南極長(zhǎng)城站開始實(shí)施地震臺(tái)改建任務(wù)。這項(xiàng)工作持續(xù)了兩個(gè)多月，在長(zhǎng)城站多次統(tǒng)一協(xié)調(diào)下，十余名后勤保障人員和科研人員齊心協(xié)力，克服了南極冰天雪地的極端氣候影響，利用站上裝載車、吊車、挖掘機(jī)等機(jī)械設(shè)備，完成了老地震臺(tái)建筑垃圾分類清理、材料和設(shè)備的運(yùn)送、新地震觀測(cè)房地基的開挖澆筑和觀測(cè)房的吊裝以及擺坑的開鑿和澆筑等工作，并布設(shè)了新購(gòu)置的極地版低溫甚寬帶地震儀。

改建后的地震臺(tái)實(shí)用、堅(jiān)固、耐久、美觀，背景噪聲低，具有遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控能力和數(shù)據(jù)傳輸功能，也具備長(zhǎng)期無人值守情況下正常運(yùn)行的能力。

改建后的長(zhǎng)城站地震臺(tái)將有效提升我國(guó)在南極地區(qū)的地震監(jiān)測(cè)能力，為開展南極地震學(xué)研究提供高質(zhì)量地震觀測(cè)數(shù)據(jù)，有助于加深對(duì)南極地區(qū)地震活動(dòng)的認(rèn)知和研究，探明南極大陸地殼和地幔的深部結(jié)構(gòu)，為我國(guó)實(shí)現(xiàn)全球地震觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供有力支撐。

南極建地震臺(tái)，有多重要？ 研究地球磁場(chǎng)的重要窗口

南極有地震嗎?我們?yōu)槭裁匆谀蠘O建地震臺(tái)?是關(guān)注地震的人們最喜歡問的問題之一。在互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)后，這個(gè)問題更是過一段時(shí)間便出現(xiàn)在各大論壇上，引來一番討論。

南極洲在地球最南端的高緯地區(qū)，四周被太平洋、印度洋和大西洋環(huán)繞，氣候極端惡劣，被稱為世界的“冰級(jí)”“寒極”和“風(fēng)級(jí)”。被人們稱為第七大陸，是地球上最后一個(gè)被發(fā)現(xiàn)、唯一沒有人員定居的大陸。

因?yàn)闆]有人煙，少了人為干擾，南極成為了科學(xué)家們最愛的地方，這里是開展地震觀測(cè)與研究的極佳場(chǎng)所。又因?yàn)檫@里是太陽風(fēng)、磁層、高層大氣能量耦合和交換的重要部位，地球磁場(chǎng)變化比中低緯度地區(qū)復(fù)雜得多、豐富得多，被認(rèn)為是研究地球磁場(chǎng)的重要窗口而受到各國(guó)地球物理界的高度關(guān)注。

據(jù)中國(guó)地震局地球物理研究所介紹，在南極開展地震觀測(cè)研究，特別是獲取寬頻帶數(shù)字地震資料，可以了解南極大陸的地震活動(dòng)性，對(duì)研究南極大陸和大陸架巖石層結(jié)構(gòu)具有重要意義。通過分析這些地震資料和其他地球物理資料，有利于研究南極大陸及其鄰近海域巖石層的橫向變化特征，以及地球深部動(dòng)力學(xué)過程，為礦產(chǎn)資源的研究提供背景依據(jù)。

更重要的是，如果將來自長(zhǎng)城站地震臺(tái)觀測(cè)內(nèi)容與我國(guó)大陸地震觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)所得的資料結(jié)合，可以研究全球地震特征;利用地脈動(dòng)、冰震及地震記錄，可以研究南極地區(qū)的微震活動(dòng)、地脈動(dòng)的季節(jié)變化和冰震的波形特征、冰震的震源參數(shù)及其與地震的差異，獲得更完整、全面的分析對(duì)比數(shù)據(jù)。

改建地震臺(tái)，難在哪兒？ 12級(jí)以上大風(fēng)且山高坡陡冰雪厚

眾所周知，南極大陸氣候惡劣、荒無人煙，在這里建設(shè)、發(fā)展、完善、改建一座地震臺(tái)都非易事。從1985的初建，到后來的歷次維護(hù)、加固，到此次的改建工程，都凝結(jié)著科學(xué)家和眾多工作人員的心血，這其中還伴隨著我國(guó)科技水平的不斷發(fā)展。

正如一位地震領(lǐng)域的老專家向科技日?qǐng)?bào)記者講述的那樣，最初，我們?cè)谀蠘O地震臺(tái)觀測(cè)地震采用的是模擬觀測(cè)和記錄圖紙存儲(chǔ)，后來變成可以實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)的寬頻帶地震臺(tái)，到這一次的改建，每一步的發(fā)展都不容易。

2月21日，常利軍剛從南極回到北京。在此次承擔(dān)南極長(zhǎng)城站地震臺(tái)改建任務(wù)之前，他已經(jīng)數(shù)次隨科考隊(duì)前往南極現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行地震科學(xué)考察任務(wù)。與以往更換設(shè)備、提取觀測(cè)數(shù)據(jù)，以及對(duì)地震臺(tái)做檢查、維護(hù)等工作不同，今年的改建工作更加具有挑戰(zhàn)性。

常利軍表示，由于南極極端惡劣的氣候環(huán)境及地震臺(tái)站建設(shè)的苛刻要求，地震臺(tái)在改造過程中困難重重。受西風(fēng)帶影響，地震臺(tái)所在地的大風(fēng)可以達(dá)到12級(jí)以上，平常8級(jí)、9級(jí)大風(fēng)很普遍，極大地限制了野外作業(yè)的開展。

長(zhǎng)城站地震臺(tái)位于距長(zhǎng)城站區(qū)南面500米的八達(dá)嶺山上。那里山高坡陡，冰雪很厚，如何將近3噸重的地震觀測(cè)房運(yùn)上去，對(duì)常利軍和他的隊(duì)友們來說是一個(gè)極大的考驗(yàn)。

常利軍告訴記者，去年12月剛到站上時(shí)，他們開著未載物品的裝載機(jī)和挖掘機(jī)試了一次，試圖開辟一條運(yùn)輸路線，結(jié)果剛上坡不遠(yuǎn)，車就陷進(jìn)了積雪里，以失敗告終。一直等到今年1月中旬，山上的部分積雪融化了，才再次用挖掘機(jī)把運(yùn)輸路線上多余的積雪和巨石清理掉，開辟出一條簡(jiǎn)易山路，在吊車、裝載機(jī)和挖掘機(jī)的相互配合下，最終將觀測(cè)房運(yùn)到了山上的地震臺(tái)。(記者 李 艷)